ВЫБОР ЭЛЕКТРОПРИВОДА ВЕНТИЛЯТОРА ГЛАВНОГО ПРОВЕТРИВАНИЯ ДЛЯ РУДНОЙ ШАХТЫ

АННОТАЦИЯ

Статья посвящена выбору электропривода для шахтной вентиляторной установки главного проветривания. Энерго- и ресурсосбережение шахтных вентиляторных установок во многом зависят от оптимального  выбора электропривода и её элементов, в котором надо учитывать все режимы работы вентилятора.

ABSTRACT

The article is devoted to the choice of an electric drive for a mine fan installation for the main ventilation. Energy and resource saving of mine fan installations largely depends on the optimal choice of the electric drive and its elements, in which all modes of fan operation must be taken into account.

Ключевые слова: вентилятор, электропривод, управление, регулирование, система, режим, ток, скорость, асинхронный двигатель.

Keywords: fan, electric drive, control, regulation, system, mode, current, speed, asynchronous motor.

В шахтных вентиляторных установках главного проветривания используются электроприводы переменного тока с асинхронным или синхронным двигателем [1]. При выборе электропривода вентиляторных установок в зависимости от его мощности и предъявляемых требований может возникнуть необходимость рассмотрения нескольких вариантов привода. Целесообразное решение находят путем технико-экономических сравнений вариантов. Выбор той или иной системы электропривода определяется, в частности, требуется ли регулирование режимов работы установки или же регулирование коэффициента мощности cosφ [2].

Первый вариант – это применение нерегулируемого электропривода. Такие электроприводы рекомендуется применять для вентиляторов с длительной эффективной работой вентилятора при возможном изменении вентиляционных параметров рудной шахты может быть обеспечена только аэродинамическими способами регулирования подачи и давления вентилятора. В нерегулируемых электроприводах вентиляторных установок рудной шахты в зависимости от мощности используются различные типы низковольтных асинхронных двигателей мощностью до 200 кВт, а большой мощности высоковольтные синхронные двигатели.

Второй вариант – применение регулируемого электропривода с высоковольтным асинхронным двигателем с фазным ротором. Электропривод с асинхронным двигателем с фазным ротором обеспечивает: прямой пуск с малыми пусковыми токами и разгон вентилятора с большими моментами инерции ротора вентилятора, недостаток  асинхронных двигателей, как малый коэффициент мощности, можно устранить применением компенсирующих устройств.

Третий вариант регулирования  привода крупных центробежных вентиляторов – наиболее энергоемких и имеющих менее эффективные устройства аэродинамического регулирования, которого можно осуществить изменением положения направляющих аппаратов. Вентиляторы с таким регулированием привода имеют определённые трудности, существует возможность попадания вентилятора в зону неустойчивой работы, наличие узкой зоны рациональной работы вентилятора.

Четвёртый вариант – это частотно-регулируемый электропривод. В современных электроприводах переменного тока применяются частотно- регулируемые электроприводы, которым можно  обеспечить необходимую жесткость механических характеристик n₂=f(M) асинхронного электродвигателя во всем диапазоне регулирования [3].

Условия обеспечения надлежащей жесткости механических характеристик и перегрузочной способности возможно при сохранении постоянства амплитуды вращающегося поля статора. На рисунке 1 показан желаемый вид механических характеристик при питании электродвигателя. Чтобы получить такого рода характеристики, необходимо выполнить условия постоянства амплитуды потока Ф_1т при различной выходной частоте [4].

Рисунок 1. Механическая характеристика частотно регулируемого электропривода

В практике реализации частотно-регулируемого электропривода микроконтроллер системы управления обеспечивает ввод и обработку параметров, составляющих в конечном итоге определённого вида характеристики «напряжение — частота» приведен на рисунок 2.

Рисунок 2. Зависимость частоты переменного тока от напряжения питания вентилятора

В некоторых типах частотно-регулируемых электроприводов в памяти управляющего контроллера хранится набор характеристик «напряжение- частота», одну из которых можно установить при инсталляции привода в зависимости от конкретных условий работы. Иногда их количество может достигать 25.

Система управления, в зависимости от применения, может  реализовывать заданную статическую зависимость указанного соотношения, например, различный угол наклона зависимости U/f. При этом система автоматического регулирования (САР) измеряет фазные токи i_a, i_b либо ток в минусовой шине инвертора и вычисляет активное значение тока, пропорциональное моменту. В случае перегрузки электродвигателя ток превышает установленное ограничение, и выходная частота снижается [4].

Для шахтных вентиляторов главного проветривания используется три вида двигателей – это асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, асинхронные двигатели с фазным ротором и синхронные двигатели. Как известно, недостатком синхронного двигателя является наличие в системе возбуждения щеточно-коллекторного узла. Высоковольтные синхронные двигатели имеют тиристорные системы возбуждения для создания электромагнита в роторе машины [5].

Наиболее существенные экономические предпосылки использования асинхронного электропривода, который имеет следующие преимущества:

- асинхронная короткозамкнутая машина имеет более низкую стоимость по отношению к машине постоянного тока. Связано это с ее более простой конструкцией и высокой технологичностью изготовления;

- асинхронные двигатели распространены гораздо шире, чем какие-либо другие виды электрических машин и за простоты конструкции;

- асинхронная короткозамкнутая машина практически не требует обслуживания в течение всего времени эксплуатации. В то время как машина постоянного тока нуждается в регулярном обслуживании коллекторного узла;

- асинхронные короткозамкнутые машины имеют широкий ряд степеней защиты.

Выводы: Приведенные преимущества асинхронной машины не учитывают того факта, что двигатель будет работать совместно с преобразователем частоты. Для шахтного вентилятора главного проветривания наиболее оптимальным будет применение частотно-регулируемого асинхронного электропривода.

Список литературы:

1. Бабак Г.А. «Шахтные вентиляторные установки главного проветривания».-М. Недра, 1982. – 342с
2. Гоф­ман А.С, Меламед И.С, Цуцык И.Т и др Руководство но ревизии и наладке главных вентиляторных установок шахт.  М.Недра, 1981. – 336 с.
3. Мартынов М. В., Переслегин Н. Г. Автоматизированный электропривод в гор­ной промышленности. Изд. 2, перераб. и доп. М., «Недра», 1977. – 375 с.
4. Малиновский А.К. Автоматизированный электропривод машин и установок шахт и рудников: Учебник для вузов.-М: Недра, 1987. – 277 с
5. Пирматов Н.Б., Муминов М.У. Разработка нетрадиционной системы возбуждения автономных синхронных машин // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. 2020. № 4(73).